JP7413157B2 - ニーボルスタ - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝突時に乗員の膝を受け止めて、膝への衝撃を緩和するニーボルスタに関する。

従来から、ニーボルスタとして、硬質ポリウレタンフォームからなり、その圧縮破壊によって衝撃の緩和を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－３２７０６６号公報（段落［００１７］、［００１８］、図１等）

しかしながら、上述したニーボルスタでは、せん断によって圧縮破壊が十分に進まず衝撃緩和が十分にできなくなるという事態が生じ得た。そのため、衝撃の緩和を安定して行うことが可能なニーボルスタが求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、車両の衝突時に乗員の膝を受け止めて、硬質ポリウレタンフォームの圧縮破壊によって前記膝への衝撃を緩和するニーボルスタであって、前記硬質ポリウレタンフォームを収容する収容器と、前記収容器の一部を構成し、前記車両に固定される第１容器構成部と、前記収容器の他の一部を構成し、前記第１容器構成部に対して前記硬質ポリウレタンフォームを間に挟んで前記硬質ポリウレタンフォームの圧縮方向で対向する第２容器構成部と、前記第２容器構成部の前記圧縮方向への移動を許容しかつ前記圧縮方向と交差する方向への移動を規制する移動規制部と、を備えるニーボルスタである。

請求項２の発明は、前記第１容器構成部は、前記硬質ポリウレタンフォームの前記圧縮方向の一端部に嵌合する第１嵌合壁と、前記硬質ポリウレタンフォームのうち前記圧縮方向の一端面に当接する第１端部壁とを有し、前記第２容器構成部は、前記硬質ポリウレタンフォームのうち前記圧縮方向の他端部に嵌合する第２嵌合壁と、前記硬質ポリウレタンフォームのうち前記圧縮方向の他端面に当接する第２端部壁とを有する、請求項１に記載のニーボルスタである。

請求項３の発明は、前記移動規制部は、前記第１容器構成部と前記第２容器構成部の一方から他方側に延びる複数のアームと、前記第１容器構成部と前記第２容器構成部の他方に設けられ、前記アームが前記圧縮方向で貫通した貫通孔を有するアームガイドと、からなる、請求項１又は２に記載のニーボルスタである。

請求項４の発明は、前記硬質ポリウレタンフォーム及び前記収容器のうち前記圧縮方向で対向して互いに押圧し合う１対の押圧対向面同士の当接面積が前記硬質ポリウレタンフォームの圧縮破壊の過程で段階的に大きくなるように、前記１対の押圧対向面の少なくとも一方に当接突部が設けられている、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のニーボルスタである。

請求項５の発明は、前記第１容器構成部及び前記硬質ポリウレタンフォームのうち前記圧縮方向で対向して互いに押圧し合う１対の押圧対向面は、面当接し合う曲面になっている、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のニーボルスタである。

請求項６の発明は、前記第２容器構成部のうち前記膝を受ける膝受け面には、前記乗員の体の左右の中心から離れるに従って前記車両の後側に向かうように傾斜しかつ外側に膨らんだ膨出曲面が備えられている請求項１から５の何れか１の請求項に記載のニーボルスタである。

請求項７の発明は、前記第１容器構成部と第２容器構成部には、互いに係合して前記第１容器構成部と前記第２容器構成部とが離隔することを規制する係合部が設けられている、請求項１から６の何れか１の請求項に記載のニーボルスタである。

請求項１のニーボルスタは、硬質ポリウレタンフォームを収容する収容器を有し、収容器には、硬質ポリウレタンフォームの圧縮方向で対向する第１及び第２容器構成部が設けられる。そして、第１容器構成部が車両に固定されると共に、第２容器構成部が、移動規制部によって硬質ポリウレタンフォームの圧縮方向と交差する方向への移動を規制される。従って、乗員の膝を受け止めるときに圧縮の過程で仮に硬質ポリウレタンフォームにせん断が生じても、硬質ポリウレタンフォームのうち第２容器構成部側の部分が第１容器構成部側の部分に対してずれることを抑制可能となる。これにより、硬質ポリウレタンフォームをさらに圧縮させて衝撃を緩和させることが可能となり、従来よりもニーボルスタによる衝撃緩和を安定して行うことが可能となる。

請求項２のニーボルスタでは、第１容器構成部の第１端部壁と第２容器構成部の第２端部壁とで硬質ポリウレタンフォームを圧縮することができる。また、第１嵌合壁と第２嵌合壁に硬質ポリウレタンフォームが嵌合されるので、硬質ポリウレタンフォームが圧縮方向と交差する方向へずれ難くなり、膝を受け止め易くなると共に、せん断によるずれがより生じ難くなり、衝撃緩和をより安定して行うことが可能となる。また、例えば、第１容器構成部と第２容器構成部のうち一方が他方に被さるように収容器を構成すれば、硬質ポリウレタンフォームの圧縮ストロークを長くすることが可能となる。

請求項３のニーボルスタのように、移動規制部を、複数のアームとそれらアームが貫通する貫通孔とを有する構成としてもよい。この場合、移動規制部の形成を容易にすることが可能となる。

請求項４のニーボルスタでは、硬質ポリウレタンフォームの圧縮開始時には、収容器と硬質ポリウレタンフォームの押圧対向面の一部のみが当接することになるので、押圧対向面同士が全面で当接する場合に比べて、受け止める膝への初期の反力を小さくすることが可能となる。また、硬質ポリウレタンフォームがさらに圧縮されると、押圧対向面の当接面積が、硬質ポリウレタンフォームの圧縮破壊の過程で段階的に大きくなる。従って、硬質ポリウレタンフォームが受ける荷重を段階的に上昇させることが可能となる。これにより、荷重を徐々に上昇させる場合に比べて、衝撃を吸収するための硬質ポリウレタンフォームの圧縮ストロークを短くすることが可能となり、ニーボルスタのコンパクト化を図ることが可能となる。

請求項５のニーボルスタでは、第１容器構成部と硬質ポリウレタンフォームのうち圧縮方向で対向して押圧し合う押圧対向面が、面当接し合う曲面になっているので、平坦面である場合に比べて、ニーボルスタに対する膝の衝突角度が変わっても、硬質ポリウレタンフォームを第１容器構成部の押圧対向面で受け止め易くすることができる。なお、これら押圧対向面は、収容器の外側に、凸となっていてもよいし、凹となっていてもよい。前者の場合、例えば、第１容器構成部の押圧対向面は、円弧状又は半球状の凹面となっていてもよい。

請求項６のニーボルスタでは、第２容器構成部のうち乗員の膝を受ける膝受け面が、乗員の体の左右の中心から離れるに従って車両の後側に向かうように傾斜する。即ち、膝受け面が乗員の左右の中心側を向いて傾斜するので、乗員の膝を乗員の左右の中心側に受け止めることが可能となる。また、膝受け面が外側に膨らんだ膨出曲面となっていることで、平坦面である場合に比べて、受け止め易い膝の衝突角度の範囲を広くすることが可能となる。

請求項７のニーボルスタによれば、第２容器構成部が第１容器構成部から離れることが規制されるので、ニーボルスタの配置姿勢の自由度を高めることができる。

第１実施形態に係るニーボルスタの車両への取り付け状態を示す側面図 車両に取り付けられたニーボルスタの平面図 ニーボルスタの正面側から見た斜視図 ニーボルスタの背面側から見た斜視図 ニーボルスタの正面図 ニーボルスタの平面図 第１容器構成部に受容されたポリウレタンフォームの斜視図 ニーボルスタの図５におけるＡ－Ａ断面図 ニーボルスタの図５におけるＢ－Ｂ断面図 ニーボルスタの図５におけるＣ－Ｃ断面図 圧縮されたニーボルスタのＡ－Ａ断面図 圧縮されたニーボルスタのＣ－Ｃ断面図 第２実施形態に係るニーボルスタの側面図 ニーボルスタの正面側から見た斜視図 ニーボルスタの背面側から見た斜視図 第１容器構成部に受容されたポリウレタンフォームの斜視図 ニーボルスタの側断面図 圧縮されたニーボルスタの側断面図 解析でニーボルスタに衝突させる衝突体の側面図 解析結果を示すグラフ （Ａ）他の実施形態に係るニーボルスタの側断面図、（Ｂ）他の実施形態に係るニーボルスタの側断面図 他の実施形態に係るニーボルスタの側断面図

［第１実施形態］
図１及び図２に示されるように、本実施形態のニーボルスタ１０は、車両９０のインストルメントパネル９１の裏側（車両９０の前側）に配置される。ニーボルスタ１０は、着座した乗員Ｊの左右の膝Ｈに前側から対向する位置にそれぞれ配置される。そして、車両９０の衝突時等に乗員Ｊの膝Ｈが前側に移動したときに、膝Ｈを受け止めて、膝Ｈへの衝撃を緩和する。

詳細には、車両９０におけるインストルメントパネル９１の裏側には、車幅方向に延びるパイプ状のリインフォースメント９２が設けられている。リインフォースメント９２のうち乗員Ｊの左右の膝Ｈに対向する２箇所には、前側に突出するブラケット９３がそれぞれ固定されている。ニーボルスタ１０は、ブラケット９３の前面にそれぞれ取り付けられ、インストルメントパネル９１に近接配置される。そして、車両９０の衝突時等に乗員Ｊの膝Ｈが前側に移動してインストルメントパネル９１に衝突すると、インストルメントパネル９１が前側に押し込まれて変形し、ニーボルスタ１０がインストルメントパネル９１ごと膝Ｈを受け止める。

図３及び図４に示されるように、ニーボルスタ１０は、略直方体状をなしていて、硬質のポリウレタンフォーム４０（以下、単にポリウレタンフォーム４０という。）を収容器１１に収容してなる。なお、本実施形態では、収容器１１は、樹脂製であるが、金属製であってもよい。

収容器１１は、ポリウレタンフォーム４０を挟む第１及び第２容器構成部２０，３０を有する。これら容器構成部２０，３０は、乗員Ｊの膝Ｈとニーボルスタ１０との対向方向で互いに対向するように配置される。そして、ニーボルスタ１０は、乗員Ｊの膝Ｈを受け止めたときにポリウレタンフォーム４０が圧縮破壊されることで膝Ｈへの衝撃を緩和する。ニーボルスタ１０では、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向は、ポリウレタンフォーム４０の圧縮方向でもある。

図５に示されるように、ニーボルスタ１０は、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向から見ると、長方形状をなし、その長手方向が上下方向に沿うように配置される。本実施形態では、乗員Ｊの左膝用と右膝用のニーボルスタ１０は、左右対称の構造となっているので、以下では、右膝用のニーボルスタ１０について詳説する。

図３及び図４に示されるように、第１及び第２容器構成部２０，３０は、互いに向かって開口した箱形状をなし、第１容器構成部２０が車両９０（詳細には上述のブラケット９３）に固定され、第２容器構成部３０が乗員Ｊ側に配置される。なお、第２容器構成部３０は、第１容器構成部２０に被せられるように第１容器構成部２０よりも大きく開口している。

第１容器構成部２０は、略長方形状の底壁２１と、底壁２１の外縁部から立設された外周壁２２とからなる。外周壁２２は、底壁２１の長辺部から立設され互いに車幅方向で対向する１対の長辺側壁２３と、底壁２１の短辺部から立設され互いに上下に対向する１対の短辺側壁２４と、からなる。１対の長辺側壁２３と１対の短辺側壁２４は、それぞれ底壁２１から遠ざかるにつれて互いに離れるように配置される。なお、本実施形態では、底壁２１、外周壁２２が、それぞれ特許請求の範囲に記載の「第１端部壁」、「第１嵌合壁」に相当する。

第１容器構成部２０の底壁２１は、上述のブラケット９３に固定される。底壁２１のうちブラケット９３と対向する基端面には、ニーボルスタ１０をブラケット９３に固定するための固定具２９が取り付けられる（図４参照）。なお、固定具２９は、例えば底壁２１の一方の（乗員Ｊの左右方向の中央側の）長辺部に配置される。

図４及び図１０に示されるように、底壁２１は、長辺方向（即ち、上下方向）から見て、外側に膨出する円弧状となっている。また、底壁２１は、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向に対して傾いていて、固定具２９が配置された一方の長辺部から他方の長辺部に向かうにつれて第２容器構成部３０側（即ち、乗員Ｊ側）に向かうように配置される。本実施形態では、底壁２１が円弧状をなすことで、第１容器構成部２０の内側面のうち、ポリウレタンフォーム４０を圧縮方向で受け止める押圧対向面２０Ｍが、上下方向から見て円弧状の凹面となっている。

なお、底壁２１の基端面のうち固定具２９と反対側の長辺部には、底リブ２８が突出している。底リブ２８は、長辺方向に延びる複数の縦リブ２８Ｔと、短辺方向に延びる複数の横リブ２８Ｙが交差してなる。底リブ２８は、その突出先端縁が、底壁２１の基端面のうち固定具２９側の長辺部と略面一になるように、固定具２９から離れるにつれて突出量を大きくしている。

図６及び図７に示されるように、第１容器構成部２０の容器開口の開口縁からは、複数のアーム２７が突出している。具体的には、アーム２７は、外周壁２２の周方向の複数位置から、第２容器構成部３０側に直線状に延長された突片状をなしている。アーム２７の先端部には、外周壁２２の外側に向かって張り出した係合爪部２７Ｔが設けられている。なお、本実施形態の例では、アーム２７は、各長辺側壁２３を等分する２箇所から延びるものと、各短辺側壁２４を等分する１箇所から延びるものとの、合計６つ設けられている。

図３に示されるように、第２容器構成部３０は、略長方形状の底壁３１と、底壁３１の外縁部から立設された外周壁３２とからなる。外周壁３２は、底壁３１の長辺部から立設され互いに車幅方向で対向する１対の長辺側壁３３と、底壁２１の短辺部から立設され互いに上下に対向する１対の短辺側壁３４と、を有する。１対の長辺側壁３３と１対の短辺側壁３４は、それぞれ底壁３１から遠ざかるにつれて互いに離れるように配置される。また、外周壁３２のうち底壁３１から離れた側の端部（即ち、第２容器構成部３０の開口縁）からは、外側にフランジ部３２Ｆが張り出している。なお、本実施形態では、底壁３１、外周壁３２が、それぞれ特許請求の範囲に記載の「第２端部壁」、「第２嵌合壁」に相当する。

第２容器構成部３０の底壁３１は、長辺方向（上下方向）から見て、第１容器構成部２０の底壁２１と同様に、外側に膨出する円弧上をなすと共に第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向に対して傾いている。第２容器構成部３０の底壁３１の外側面（先端面）は、乗員Ｊの膝Ｈを受ける膝受け面３０Ｍとなっている。

図３及び図５に示されるように、第２容器構成部３０の底壁３１を長辺方向で等分する２位置には、短辺方向に端から端まで延びる溝部３５Ｕが形成されている。溝部３５Ｕは、底壁３１を内側（第１容器構成部２０側）に隆起させてなり、底壁３１の内側面のうち溝部３５Ｕの反対側部分には、短辺方向に延びる突条部３５Ｔ（図８参照）が形成されている。なお、溝部３５Ｕには、溝幅方向に複数のリブ３５Ｒが架け渡されている。

図３及び図４に示されるように、第２容器構成部３０の外周壁３２には、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向に延びる直線孔部３６が貫通形成されている。直線孔部３６は、外周壁３２の周方向の複数位置に形成されていて、本実施形態の例では、直線孔部３６は、各長辺側壁３３を等分する２箇所と、各短辺側壁３４を等分する１箇所に設けられている。即ち、各直線孔部３６は、外周壁３２の周方向で、第１容器構成部２０のアーム２７と対応する位置に配置されている。なお、直線孔部３６のうち底壁３１から離れた側の末端は、フランジ部３２Ｆに隣接している。また、長辺側壁３３に設けられた直線孔部３６は、上述した底壁３１の溝部３５Ｕに連絡している。各直線孔部３６の開口縁のうち外周壁３２の周方向で対向する両辺部からは、外側に直線状のリブ３６Ｒが張り出している。

ここで、収容器１１では、第１容器構成部２０の各アーム２７は、第２容器構成部３０の内側に挿通され、各直線孔部３６を第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向に貫通する。これにより、第２容器構成部３０は、第１容器構成部２０に対して互いの対向方向（即ち、ポリウレタンフォーム４０の圧縮方向）での移動が許容されると共に、当該対向方向と交差する方向への移動が規制される。

また、アーム２７の先端部の係合爪部２７Ｔは、直線孔部３６から第２容器構成部３０の外側に露出し、第１容器構成部２０に対して第２容器構成部３０が対向方向で遠ざかるように移動すると、係合爪部２７Ｔが直線孔部３６の開口縁のうちフランジ部３２Ｆ側の部分に係合する。これにより、第２容器構成部３０が第１容器構成部２０から離隔することが規制される。

なお、詳細には、図８及び図９に示されるように、第１容器構成部２０と第２容器構成部３０が、互いに向かって各外周壁２２，３２を広げるように構成されているので、直線状のアーム２７を直線孔部３６に挿通するのが容易となっている。

図７には、収容器１１に収容されるポリウレタンフォーム４０が示されている。ポリウレタンフォーム４０は、略直方体状をなしている。詳細には、ポリウレタンフォーム４０は、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向（即ち圧縮方向）における途中位置Ｌから両端側に向かって断面積が小さくなる形状となっている。

ポリウレタンフォーム４０のうち途中位置Ｌから基端側の基端側部分４１は、第１容器構成部２０側に配置され、第１容器構成部２０の内側面に対応する略四角錐台形状をなして、外周壁２２に嵌合すると共に、底壁２１に面当接する（図８及び図９参照）。即ち、ポリウレタンフォーム４０のうち底壁２１と対向して押圧し合う押圧対向面４０Ｍは、上下方向から見て円弧状に膨出した曲面となっている。

図７及び図８に示されるように、ポリウレタンフォーム４０のうち途中位置Ｌよりも第２容器構成部３０側に配置される先端側部分４２は、ベース部４２Ｂと、ベース部４２Ｂから段状に突出した当接突部４３と、からなる。ベース部４２Ｂは、扁平な四角錐台形状をなし、途中位置Ｌで基端側部分４１と連絡している。

本実施形態では、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向から見たときに、ポリウレタンフォーム４０が長方形状をなし、その長手方向に、当接突部４３が複数並んで設けられている。本実施形態の例では、当接突部４３は、３つ設けられ、中央の当接突部４３Ａが突出量が最も大きくなっていると共に、両側の２つの当接突部４３Ｂは、突出量が互いに同じになっている。中央の当接突部４３Ａは、第２容器構成部３０の底壁３１と当接又は近接するように配置される（図８及び図９参照）。両側の２つの当接突部４３Ｂは、第２容器構成部３０の底壁３１と間隔をあけて配置されている（図８及び図１０参照）。なお、図９及び図１０に示されるように、各当接突部４３の突出先端面は、第２容器構成部３０の底壁３１の内側面に対応した上方視円弧状の膨出曲面となっている。なお、各当接突部４３の間の谷部は、第２容器構成部３０の突条部３５Ｔに略対応した形状となっている。

ニーボルスタ１０では、車両９０の衝突時には、乗員Ｊの膝Ｈと対向配置される第２容器構成部３０のうち上述の膝受け面３０Ｍが膝Ｈを受けることになる。そして、膝受け面３０Ｍで膝Ｈを受け止めると、図８（図９）から図１１（図１２）への変化に示されるように、第２容器構成部３０が第１容器構成部２０に対して近づくように移動し、ポリウレタンフォーム４０が圧縮される。ここで、ポリウレタンフォーム４０のうち第２容器構成部３０を最初に受け止める部分は、３つの当接突部４３のうち最も底壁３１に近い中央の当接突部４３Ａになる。そして、膝Ｈにより第２容器構成部３０がさらに押し込められていくと、中央の当接突部４３Ａが圧縮して潰れ（図１１及び図１２参照）、第２容器構成部３０が、ポリウレタンフォーム４０の先端面のうち中央の当接突部４３Ａ以外の部分にも当接する。本実施形態では、次に両側の当接突部４３Ｂも第２容器構成部３０に当接し、以降は、３つの当接突部４３で第２容器構成部３０を受けながら、ポリウレタンフォーム４０が圧壊されることとなる。なお、このとき、第２容器構成部３０の突条部３５Ｔが当接突部４３間の谷部に受容されその谷底に当接する。また、本実施形態では、ポリウレタンフォーム４０と第１の容器構成部３０とのうち圧縮方向で対向する面（上述の押圧対向面４０Ｍ，２０Ｍ）は、ポリウレタンフォーム４０の圧縮過程で全面が面当接する。

このように、本実施形態のニーボルスタ１０では、乗員Ｊの膝Ｈの衝突によるポリウレタンフォーム４０の圧縮破壊の過程において、ポリウレタンフォーム４０と収容器１１とのうち圧縮方向で押圧し合う面同士の当接面積が、段階的に大きくなる。

本実施形態のニーボルスタ１０では、ポリウレタンフォーム４０の圧縮開始時には、収容器１１とポリウレタンフォーム４０のうち圧縮方向で対向する押圧対向面の一部のみが当接することになるので、押圧対向面同士が全面で当接する場合に比べて、膝Ｈへの初期の反力を小さくすることが可能となる。また、ポリウレタンフォーム４０がさらに圧縮されると、これら押圧対向面の当接面積が、ポリウレタンフォーム４０の圧縮破壊の過程で段階的に大きくなる。従って、ポリウレタンフォーム４０が受ける荷重を段階的に上昇させることが可能となる。これにより、荷重を徐々に上昇させる場合に比べて、衝撃を吸収するためのポリウレタンフォーム４０の圧縮ストロークを短くすることが可能となり、ニーボルスタ１０のコンパクト化を図ることが可能となる。

なお、ポリウレタンフォーム４０のうち乗員Ｊの膝Ｈと対向する先端面が、このように段状の当接突部４３Ａ，４３Ｂ等が設けられる凹凸面であっても、乗員Ｊ側から第２容器構成部３０で覆うことで、膝Ｈを受ける膝受け面３０Ｍを、膝Ｈを受け止め易い形状にすることが可能となる。

以上では、右膝用のニーボルスタ１０について説明したが、左膝用のニーボルスタ１０についても、構造が右膝用と左右対称となっている点以外は右膝用のニーボルスタ１０と同様である。本実施形態では、図２に示されるように、車両９０に、乗員Ｊの左膝用と右膝用にニーボルスタ１０が左右対称に配置される。ここで、各ニーボルスタ１０の膝受け面３０Ｍは、乗員Ｊの体の左右の中心から離れるに従って車両９０の後側に向かうように傾斜した配置となる。即ち、膝受け面３０Ｍが乗員Ｊの左右の中心側を向いて傾斜するので、乗員Ｊの膝Ｈを乗員Ｊの左右の中心側に受け止めることが可能となる。また、膝受け面３０Ｍが外側に膨らんだ膨出曲面となっていることで、平坦面である場合に比べて、受け止め易い膝Ｈの衝突角度の範囲を広くすることが可能となる。

ここで、ポリウレタンフォーム４０の圧縮の過程で、ポリウレタンフォーム４０に例えば圧縮方向に対して斜めにせん断が生じる場合がある。この場合、ポリウレタンフォーム４０のうちそのせん断箇所よりも先端側の部分と基端側の部分とが互いにずれると、ポリウレタンフォーム４０の圧縮を十分に行い難くなり、ポリウレタンフォーム４０による衝撃緩和が十分にできなくなるという問題が生じ得る。

これに対し、本実施形態のニーボルスタ１０は、ポリウレタンフォーム４０を収容する収容器１１を有し、収容器１１には、ポリウレタンフォーム４０の圧縮方向で対向する第１及び第２容器構成部２０，３０が設けられる。そして、第１容器構成部２０が車両９０に固定されると共に、第２容器構成部３０が、ポリウレタンフォーム４０の圧縮方向と交差する方向への移動を規制される。従って、乗員Ｊの膝Ｈを受け止めるときに圧縮の過程で仮にポリウレタンフォーム４０にせん断が生じても、ポリウレタンフォーム４０のうち第２容器構成部３０側の部分が第１容器構成部２０側の部分に対してずれることを抑制可能となる。これにより、ポリウレタンフォーム４０をさらに圧縮させて衝撃を緩和させることが可能となり、従来よりもニーボルスタ１０による衝撃緩和を安定して行うことが可能となる。

また、本実施形態のニーボルスタ１０では、第１容器構成部２０の外周壁２２と第２容器構成部３０の外周壁３２にポリウレタンフォーム４０が嵌合される。従って、ポリウレタンフォーム４０が圧縮方向と交差する方向へずれ難くなり、膝Ｈを受け止め易くなると共に、せん断によるずれがより生じ難くなり、膝Ｈへの衝撃緩和をより安定して行うことが可能となる。また、乗員Ｊの着座姿勢や、乗員Ｊの体格等により、ニーボルスタ１０への膝Ｈの衝突方向が、第１及び第２容器構成部２０，３０の対向方向に対して傾斜することが考えられる。しかしながら、この場合でも、ニーボルスタ１０では、この対向方向に対して交差する方向への第２容器構成部３０の移動が規制されるので、ポリウレタンフォーム４０にせん断が生じることを抑制可能となる。

また、ニーボルスタには、長い圧縮ストロークでも安定して荷重を受けられることが求められる。これに対して、本実施形態のニーボルスタ１０では、上述のように、ポリウレタンフォーム４０を収容器１１で収容して衝撃を受けたときに割れないように圧壊させることで、圧縮ストロークが長くても安定して荷重を受けることができ、一定荷重で長ストロークの圧壊が可能となる。また、ポリウレタンフォーム４０を収容する収容器１１が設けられることで、圧縮過程で割れが生じた場合でもポリウレタンフォーム４０が部分的に脱落することを抑制可能となる。これらによっても、ニーボルスタ１０による衝撃緩和を従来よりも安定して行うことが可能となる。

また、本実施形態では、このように第２容器構成部３０の移動を規制する移動規制部を、複数のアーム２７とそれらアーム２７が貫通する直線孔部３６とを有する構成としているので、移動規制部を容器に形成することが可能となる。

本実施形態では、第１及び第２容器構成部２０，３０に、互いに係合して離隔することを規制する係合部（係合爪部２７Ｔ及び直線孔部３６の開口縁）が設けられるので、第２容器構成部３０が第１容器構成部２０から離れることが規制される。これにより、ニーボルスタ１０の配置姿勢の自由度を高めることができる。例えば、図１に示されるように、車両９０の衝突時には、乗員Ｊの膝Ｈが乗員Ｊのかかとを支点として回動するように前方斜め上側に移動し易いと考えられるため、ニーボルスタ１０は、乗員Ｊの膝Ｈに、前方斜め上側から対向するように配置される。この場合、第２容器構成部３０は、車両９０に固定された第１容器構成部２０よりも下側に配置されるが、上述の係合部により、第２容器構成部３０が第１容器構成部２０から離隔することが規制されるので、第２容器構成部３０の脱落を防ぐことが可能となる。

本実施形態では、第１容器構成部２０とポリウレタンフォーム４０のうち圧縮方向で対向して互いに押圧し合う押圧対向面２０Ｍ，４０Ｍが、面当接し合う曲面になっている。従って、押圧対向面２０Ｍ，４０Ｍが平坦面である場合に比べて、ニーボルスタ１０に対する膝Ｈの衝突角度が変わっても、ポリウレタンフォーム４０を第１容器構成部２０の押圧対向面２０Ｍで受け止め易くすることができる。

また、第１容器構成部２０に第２容器構成部３０が被さることができるので、ポリウレタンフォーム４０の圧縮ストロークを長くすることが可能となる。これにより、膝Ｈへの荷重を小さくしながら衝撃緩和を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、第２容器構成部３０の直線孔部３６が、特許請求の範囲に記載の「貫通孔」に相当し、外周壁３２が、特許請求の範囲に記載の「アームガイド」に相当し、アーム２７及び外周壁３２が、特許請求の範囲に記載の「移動規制部」に相当する。また、アーム２７の係合爪部２７Ｔと直線孔部３６の開口縁とが、特許請求の範囲に記載の「係合部」に相当する。

［第２実施形態］
図１３及び図１４に示す第２実施形態のニーボルスタ１０Ｖは、第１実施形態のニーボルスタ１０を変形したものである。第２実施形態のニーボルスタ１０Ｖは、略円柱状をなし、その軸方向で乗員Ｊの膝Ｈ（図１８参照）と対向するように車両９０に取り付けられる。

本実施形態では、ポリウレタンフォーム４０Ｖを収容する収容器１１Ｖは、ポリウレタンフォーム４０Ｖをニーボルスタ１０Ｖの軸方向に挟んだ第１及び第２容器構成部２０Ｖ，３０Ｖからなる。第１容器構成部２０Ｖと第２容器構成部３０Ｖは、略お碗状となっていて、互いに容器開口を突き合わせている。第２容器構成部３０Ｖは、第１容器構成部２０Ｖよりも大きく開口し、第１容器構成部２０Ｖに被せられる。

第１容器構成部２０Ｖは、車両９０のブラケット９３に固定され、半球状に膨出した底壁２１Ｖ（図１７参照）と、底壁２１Ｖの外縁部から立設された円筒状の外周壁２２Ｖと、を有する。図１５に示されるように、底壁２１Ｖのうちブラケット９３と対向する基端面には、第１容器構成部２０Ｖ（即ち、ニーボルスタ１０Ｖ）をブラケット９３に固定するための固定具２９が取り付けられる。なお、本実施形態の例では、固定具２９は底壁２１Ｖの中心部に取り付けられる。また、底壁２１の基端面には、リブ２８が突設されている。リブ２８は、第１容器構成部２０Ｖの周方向に延びる環状リブ２８Ｈと、底壁２１の中心付近から放射状に延びる放射リブ２８Ｋと、が互いに交差してなる。リブ２８は、リブ２８の突出先端縁が、底壁２１Ｖの中心部と略面一となるように、底壁２１の中心から離れるにつれて突出量を大きくしている。

図１４に示されるように、第２容器構成部３０Ｖは、半球状に膨出した底壁３１Ｖと、底壁３１Ｖの外縁部から立設された円筒状の外周壁３２Ｖと、を有する。第２容器構成部３０Ｖの底壁３１Ｖの膝受け面３０Ｍには、ニーボルスタ１０Ｖの中心軸Ｃ（図１７参照）回りに環状溝３１Ｕが形成されている。底壁３１Ｖの内側面のうち環状溝３１Ｕの反対側の部分には、環状突部３１Ｔ（図１７参照）が形成されている。なお、環状溝３１Ｕには、溝幅方向（径方向）に複数のリブ３５Ｒが架け渡されている 。

第１容器構成部２０Ｖの容器開口の開口縁からは、上記第１実施形態と同様に、アーム２７が外周壁２２Ｖから延長されて第２容器構成部３０Ｖ側に突出している。そして、アーム２７は、第２容器構成部３０Ｖに設けられた直線孔部３６に挿通されている。また、アーム２７の先端部の係合爪部２７Ｔが、直線孔部３６の開口縁に係合することで、第２容器構成部３０Ｖが第１容器構成部２０Ｖから離隔することが規制されている。なお、アーム２７と直線孔部３６とは、それぞれ第１容器構成部２０Ｖと第２容器構成部３０Ｖの周方向に等間隔に（例えば４箇所に）配置されている。

図１６に示されるように、ポリウレタンフォーム４０Ｖは、中心軸Ｃ（図１７参照）回りに対称な形状をなしている。ポリウレタンフォーム４０Ｖのうち第２容器構成部３０Ｖ側を向く先端面には、中心軸Ｃ回りに環状溝４２Ｕが形成され、その内側部分が、ポリウレタンフォーム４０Ｖの先端面において最も突出した当接突部４３Ｖとなっている。また、ポリウレタンフォーム４０Ｖは、第１及び第２容器構成部２０Ｖ，３０Ｖに嵌合している。

図１７から図１８への変化に示されるように、上記第１実施形態と同様に、車両９０の衝突時の乗員Ｊの膝Ｈの衝突により、膝受け面３０Ｍが押し込まれると、第２容器構成部３０Ｖが軸方向に押されて、まず当接突部４３Ｖが圧縮されて潰される。その後、ポリウレタンフォーム４０Ｖの先端面の略全体が、第２容器構成部３０Ｖに面当接する。この圧縮の過程では、第１容器構成部２０Ｖとポリウレタンフォーム４０Ｖの基端面とは、圧縮方向で全体が面当接する。このように、本実施形態においても、圧縮過程において、収容器１１Ｖとポリウレタンフォーム４０Ｖとの圧縮方向における当接面積が、段階的に大きくなる。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｖにおいても、上記第１実施形態のニーボルスタ１０と同様の効果を奏することが可能となる。本実施形態のニーボルスタ１０Ｖでは、膝受け面３０Ｍが半球状をなしているので、乗員Ｊの膝Ｈの衝突方向が中心軸Ｃに対して上下左右に傾いている場合でも、膝Ｈを受け止め易くすることが可能となる。なお、本実施形態のニーボルスタ１０Ｖは、左膝用も右膝用も同じ構造である。

［シミュレーションによる確認］
上記第２実施形態に係るニーボルスタ１０Ｖの効果を、コンピュータ解析にて確認した。具体的には、ニーボルスタ１０Ｖに衝突体１００を衝突させたときのニーボルスタ１０Ｖの圧縮量と荷重の関係をシミュレーションした。

＜解析内容＞
ニーボルスタ１０Ｖへの衝突体１００の衝突角度が異なる３条件について解析を行った。この解析では、衝突体１００を平板とし、ニーボルスタ１０Ｖへの衝突体１００の衝突方向に対して、衝突体１００の平板面が直角になるように（衝突方向が衝突体１００の厚さ方向となるように）設定した（図１９参照）。解析１では、衝突体１００（図１９において２点鎖線で示されている。）をニーボルスタ１０Ｖに、ニーボルスタ１０Ｖの中心軸Ｃ上で衝突させた。解析２では、衝突体１００（図１９において１点鎖線で示されている。）をニーボルスタ１０Ｖに、中心軸Ｃからの傾き角度θ（図１９参照）が１５度となる方向で衝突させた。解析３では、衝突体１００をニーボルスタ１０Ｖに、中心軸Ｃからの傾き角度θが３０度となる方向で衝突させた。なお、何れの場合においても、衝突体１００の衝突方向が、第２容器構成部３０Ｖの半球状の膝受け面３０Ｍの衝突点における面直方向となるようにした。そのため、解析１，２では、衝突点が、第２容器構成部３０Ｖの底壁３１Ｖのうち環状溝３１Ｕよりも内側の部分（当接突部４３Ｖに当接される部分）に位置する。一方、解析３では、衝突点が、底壁３１Ｖの環状溝３１Ｕ付近となった。なお、衝突体１００は、環状溝３１Ｕの溝幅より大きいものを設定している。

＜解析結果＞
図２０のグラフは、各解析条件におけるニーボルスタ１０Ｖの圧縮量と荷重の関係を示すものである。同グラフからわかるように、ニーボルスタ１０Ｖによれば、衝突体の衝突角度が中心軸Ｃから３０度の範囲で変化しても、同様の衝撃吸収特性（圧縮量及び荷重の変化特性）が得られることが確認できた。従って、ニーボルスタ１０Ｖによれば、衝突体１００の衝突角度が異なる場合であっても良好な衝撃吸収性を発揮することが可能となる。これは、ポリウレタンフォーム４０Ｖと収容器１１Ｖとのうち圧縮方向で対向して押圧し合う押圧対向面が、曲面（特に収容器１１Ｖの外側に凸となる曲面）となっていることが効いているためと考えられる。なお、例えば、第２容器構成部３０Ｖの底壁３１Ｖと、第１容器構成部２０Ｖの底壁２１Ｖとの曲率半径を同じにしてもよく、この場合、膝受け面３０Ｍで面直に衝突体１００を受け止めたときに、ポリウレタンフォーム４０Ｖを第１容器構成部２０Ｖの底壁２１Ｖでより受け止め易くすることが可能となる 。

図２０のグラフ内において２点鎖線で示す線は、ニーボルスタの衝撃吸収特性として階段状に荷重を変化させる場合の目標値を表している。同グラフから、解析条件１～３共に、衝撃吸収特性の上述の階段状の変化の発現が可能なことが確認された。従って、ポリウレタンフォーム４０Ｖが圧縮するにつれて段階的に荷重が大きくなる荷重変化が求められる場合でも、当接突部４３Ｖを設けることで、ポリウレタンフォーム４０Ｖと収容器１１Ｖとが圧縮方向で当接する面積を段階的に大きくすることができ、このような段階的な荷重変化を実現可能であることが確認できた。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、第１容器構成部２０と第２容器構成部３０の両方とも容器状であったが、図２１（Ａ）に示すニーボルスタ１０Ｗのように、一方の容器構成部のみ（同図の例では第２容器構成部３０Ｗ）が容器状であってもよい。この場合、他方の容器構成部（同図の例では、第１容器構成部２０Ｗ）は、例えば、角柱状や円柱状等であってもよい。なお、第１容器構成部２０と第２容器構成部３０のうち一方が他方に被さることで、第２容器構成部３０が第１容器構成部２０に対してポリウレタンフォーム４０の圧縮方向と交差する方向に移動を規制されてもよい。この場合、アーム２７と直線孔部３６が設けられていなくてもよい。また、複数のアーム２７が第２容器構成部３０の外周壁３２から第１容器構成部２０側に延長して設けられると共に、複数の直線孔部３６が第１容器構成部２０の外周壁２２に設けられてもよい。

（２）上記実施形態では、ポリウレタンフォーム４０の当接突部４３が、第２容器構成部３０との対向面に設けられていたが、図２１（Ｂ）に示すニーボルスタ１０Ｘのように第１容器構成部２０との対向面に設けられていてもよいし、両方の容器構成部２０，３０との対向面に設けられていてもよい。また、図２２に示すニーボルスタ１０Ｚのように、第１容器構成部２０又は第２容器構成部３０のうちポリウレタンフォーム４０と圧縮方向で対向して押圧し合う面に、当接突部１１Ｔが設けられていてもよい。これらの構成によっても、ポリウレタンフォーム４０と収容器１１との圧縮方向での当接面積を、ポリウレタンフォーム４０の圧縮過程で段階的に大きくすることが可能となる。なお、ポリウレタンフォーム４０に当接突部４３が設けられていなくてもよい。

（３）上記実施形態では、ポリウレタンフォーム４０と第１容器構成部２０との互いに押圧し合う押圧対向面２０Ｍ，４０Ｍが、収容器１１の外側に、凸となっていたが、凹となっていてもよい。即ち、第１容器構成部２０の押圧対向面２０Ｍが、円弧状又は半球状等の突状曲面となっていると共に、ポリウレタンフォーム４０の押圧対向面４０Ｍが、円弧状又は半球状の凹状曲面となっていてもよい。

（４）上記実施形態では、ニーボルスタ１０が、乗員Ｊの左右の膝Ｈごとに設けられていたが、例えば、乗員Ｊの両膝を共に受け止められるような幅の広いものであってもよい

１０ ニーボルスタ
１１ 収容器
２０ 第１容器構成部
３０ 第２容器構成部
Ｊ 乗員
Ｈ 膝

Claims (7)

1. 車両の衝突時に乗員の膝を受け止めて、硬質ポリウレタンフォームの圧縮破壊によって前記膝への衝撃を緩和するニーボルスタであって、
   前記硬質ポリウレタンフォームを収容する収容器と、
   前記収容器の一部を構成し、前記車両に固定される第１容器構成部と、
   前記収容器の他の一部を構成し、前記第１容器構成部に対して前記硬質ポリウレタンフォームを間に挟んで前記硬質ポリウレタンフォームの圧縮方向で対向する第２容器構成部と、
   前記第２容器構成部の前記圧縮方向への移動を許容しかつ前記圧縮方向と交差する方向への移動を規制する移動規制部と、を備えるニーボルスタ。
2. 前記第１容器構成部は、前記硬質ポリウレタンフォームの前記圧縮方向の一端部に嵌合する第１嵌合壁と、前記硬質ポリウレタンフォームの前記圧縮方向の一端面に当接する第１端部壁とを有し、
   前記第２容器構成部は、前記硬質ポリウレタンフォームの前記圧縮方向の他端部に嵌合する第２嵌合壁と、前記硬質ポリウレタンフォームの前記圧縮方向の他端面に当接する第２端部壁とを有する、請求項１に記載のニーボルスタ。
3. 前記移動規制部は、前記第１容器構成部と前記第２容器構成部の一方から他方側に延びる複数のアームと、前記第１容器構成部と前記第２容器構成部の他方に設けられ、前記アームが前記圧縮方向で貫通した貫通孔を有するアームガイドと、からなる、請求項１又は２に記載のニーボルスタ。
4. 前記硬質ポリウレタンフォームと前記収容器のうち前記圧縮方向で対向して互いに押圧し合う１対の押圧対向面同士の当接面積が前記硬質ポリウレタンフォームの圧縮破壊の過程で段階的に大きくなるように、前記１対の押圧対向面の少なくとも一方に当接突部が設けられている、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のニーボルスタ。
5. 前記第１容器構成部と前記硬質ポリウレタンフォームのうち前記圧縮方向で対向して互いに押圧し合う１対の押圧対向面は、面当接し合う曲面になっている、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のニーボルスタ。
6. 前記第２容器構成部のうち前記膝を受ける膝受け面には、前記乗員の体の左右の中心から離れるに従って前記車両の後側に向かうように傾斜しかつ外側に膨らんだ膨出曲面が備えられている請求項１から５の何れか１の請求項に記載のニーボルスタ。
7. 前記第１容器構成部と第２容器構成部には、互いに係合して前記第１容器構成部と前記第２容器構成部とが離隔することを規制する係合部が設けられている、請求項１から６の何れか１の請求項に記載のニーボルスタ。

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